省心，使用方便，智能运行，用户不 必作任何操作。 太阳能是种低密度间歇性空间分布不断变化的能源，与常规能源有很大的区 别，这就对太阳能的收集和利用提出了较高的要求。在太阳能热利用中，为了得到中高 温热能，必须使集热器从日出到日落跟踪太阳，而在太阳能光电中，相同条件下，自动 跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高，成本下降。因此在太阳能利用 中，进行跟踪装置的控制方式进行研究是项很有意义的工作。 太阳能热水器是种利用太阳辐射能通过温室效应把水加热的装置。利用聚积的高 温来加热水。太阳能热水器不仅可以为家庭提供低温用热水，还可以为暖 房温室干燥蒸馏制冷等热动力系统和工农业生产提供较高温度的热水。但使用 时常常将水放溢，所以设计套与之配套的监控仪是重要的，许多企业也将其作为项 重要的工作进行研究。太阳能热水器由于具有绿色环保特色而在人民生活和生产中得到 了很多应用。是太阳能成果应用中的大产业，它为百姓提供环保安全节能卫 生的新型热水器产品，太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能，加热冷水提供给 人们在生活生产中使用的节能设备。 进步源于竞争，在我国太阳能拥有广阔的市场，当然也有更大的竞争，各大商家为 了使自己的产品在市场上立足并长远发展，不断提高太阳能热水器的性能，其中太阳能 热水器控制器以其灵活贴近客户成为商家竞争的热点。目前，各大商家纷纷提高太阳 能热水器的智能化程度来满足消费者的需求。许多太阳能热水器的功能有开机自检 温控上水强制上水水位预置水质设置水温指示低水压上水水位显示防高 温空晒缺水报警自动防溢流缺水上水手动上水故障提示等许多贴近客户需求 的功能。 基本设计框图 本系统的组成框图如图所示。主要是温度和水位控制系统，由温度传感器，水位 传感器，音乐报警电路，喇叭，电加热器，注水控制组成。 图电路设计框图 电路主要是以三块集成电路为核心构成的，他们分别是音乐电路。 其中，是块四运算电压比较器，属专用运算放大器，该电路构成了温度调节， 缺水保护及自控信号输出电路是块六运算反相器，在电路中组成了水位检 测指示电路最后是音乐报警电路，可根据实际需要选用合适的语音或音乐集成电路。 温度传感器的设计 设计采用四比较器的恒温控制器，使用个的热敏电阻，电路可以用最少的元 件成本和复杂性将温度控制到或更好的精度。该电路含有保护以防止温度传感器 短路或开路，且所有的元器件都是常用件。 温度传感器是种热敏电阻传感器。它是最灵敏的温度传感器。 热敏电阻具有高精度和可替换性，温度量程较宽。 这个设计是基于个四比较器，并包含了温度补偿。由于比较器的温漂会 产生的的变化，并导致了振荡器输出改变。然而，在产生工作周期的比较器上，也 发生了同样的变化，两者相抵消从而消除了控制器的温漂。该控制器的核心是由 和相关元件组成的振荡器。振荡器输出的电压峰值和最小电压值 是决定控制器精度的主要因素。 水位传感器的设计 热水器的水位传感器其实是压力传感器，水位越高则压力越大。压力传感器由传 导管，硅油和半导体压敏元件组成水压经硅油传递给压敏元件。压敏元件将压力信号转 变为电压信号，再经放大和模数转换。 水位检测传感器由六只导电片构成。 间 图水温控制原理图 图水温控制电路图 水位报警控制电路 电路采用数字集成电路制作的水位自动控制器，它能自动检测和控制水池 中的水位，在水位低于位置时，自动接通水泵电动机的电源进行注水当水位升至 定高度时，又能自动切断水泵电动机的电源。 是六反相器集成电路，采用双列式塑封装引脚，该内含 六个的反相器，每个反相器均可执行逻辑的反相操作。用它还可构成振荡器脉冲 整形和小信号的电压放大等。 振荡器的工作是基于电平通过每个反相器时，需要定的传输时间，即每个反 相器均存在电平传输的延迟而形成的方波输出。例如，当电路加电时，其输出端设定为 电平也可设定为电平，按图的环形连接法，点也为电平。根据反 相器求反逻辑，反相器Ⅰ的输出为电平，从Ⅰ的输入到Ⅰ的输出电平的传输延时 为。同理电平通过反相器Ⅱ和Ⅲ时，共需传输的时间。电平从的输入到Ⅲ 的输出端需传输的时间。按反相器求反的功能，从Ⅰ的点电平经后，Ⅲ 的输出端从原来的电平转为电平。该电平又到点，再经又到Ⅲ的 输出端使输出又从电平转到电平。 注水过程 当水箱注水时，随水位的提高水电阻和处的导电片接通，脚和 脚变为低电平，叫和脚输出高电平，点亮显示水位，脚的高电平同 时送到脚输出高电平，经使导通，继电器线圈得电吸合，常开触点 闭合后电热管通电加热。由于脚电位较高，的脚为高电平， 点亮，以示加热器工作。此时，的脚为低电平，熄灭，与可 采用变色管。 缺水保护 缺水保护电路主要由为核心构成。水箱在无水状态下的脚始终为低 电平，截止，继电器不会工作。只有当水位上升到水位时，水彩淹没加热器， 使脚出现高电平，导通，电热管才工作，以保证电热管不会空烧。 水满溢出报警 水满溢出报警电路如图右边上部及几只二极管所示，主要由音乐集成块为 核心构成，它是利用水位上升到水位，亮时的正向脉冲前沿出发工作的， 使蜂鸣器喇叭发声，以示水满，应及时断水，避免浪费。 图中的是只水位风压电阻器，只导电片用于检测水位， 的只发光二极管用于指示相应的水位。 图水位报警控制原理图 图水位报警控制电路图 金华职业技术学院 毕业教学环节成果 届 题目太阳能热水器监控仪的设计与制作 学院信息工程学院 专业通信网络与设备 班级通信 学号 姓名陈丽娜 指导教师张嵚黄孝祥 年月日 金华职业技术学院毕业教学成果 目录 摘要 英文摘要 引言 基本设计框图 温度传感器的设计 水位传感器的设计 温度水位报警控制电路设计 温度控制电路 水位报警控制电路 电源设计 结论与谢辞 参考文献 附件 总原理图 图 元件清单 太阳能热水器监控仪的设计与制作 信息工程学院通信网络与设备专业陈丽娜 摘要本系统是为太阳能热水器水温水位的检测和控制而设计的。在整个控制系统中， 运算放大器为控制核心部件，由传感器分别检测水温和水位，实现对水温和水位上水 测量显示报警等功能，并以电磁阀继电器为阀门开关实现全自动加热上水。整 个系统精度高，耐高温性强，易于调整，测试方便，达到设计要求。 关键词运算放大器水温传感器检测与控制 , , , 引言 当前能源紧缺，用电紧张，太阳能是绿色能源，得到广大用户的喜爱。使用太阳能 热水器时存在的问题不可缺水，空晒情况下上水会爆炸春秋天，水温升高蒸发， 造成热能损失冬天水温不够，须用电等等。采用太阳能热水器智能仪也称太阳能热 水器水温水位监控仪，能解决上述问题。使用户省心，使用方便，智能运行，用户不 必作任何操作。 太阳能是种低密度间歇性空间分布不断变化的能源，与常规能源有很大的区 别，这就对太阳能的收集和利用提出了较高的要求。在太阳能热利用中，为了得到中高 温热能，必须使集热器从日出到日落跟踪太阳，而在太阳能光电中，相同条件下，自动 跟踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高，成本下降。因此在太阳能利用 中，进行跟踪装置的控制方式进行研究是项很有意义的工作。 太阳能热水器是种利用太阳辐射能通过温室效应把水加热的装置。利用聚积的高 温来加热水。太阳能热水器不仅可以为家庭提供低温用热水，还可以为暖 房温室干燥蒸馏制冷等热动力系统和工农业生产提供较高温度的热水。但使用 时常常将水放溢，所以设计套与之配套的监控仪是重要的，许多企业也将其作为项 重要的工作进行研究。太阳能热水器由于具有绿色环保特色而在人民生活和生产中得到 了很多应用。是太阳能成果应用中的大产业，它为百姓提供环保安全节能卫 生的新型热水器产品，太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能，加热冷水提供给 人们在生活生产